2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23
Im Zuge von Bau- und Bergbauarbeiten wird der Aushub traditionell auf eine von drei Arten durchgeführt: Schneiden, hydromechanisches Brechen und Sprengen.
Der Ingenieur entscheidet sich aufgrund des Arbeitsaufwandes, der Bodenbeschaffenheit, der verfügbaren technischen Erschließungsmöglichkeiten usw. für ein bestimmtes Verfahren.
Wenn ein kleiner Bagger das Ausheben einer Baugrube für den Bau eines Landhauses problemlos bewältigen kann, müssen beim Bergbau eine ganze Reihe von Maschinen und Mechanismen eingesetzt werden. Zudem werden die meisten dieser Produktionsmittel nicht direkt an der Entwicklung des Bodens beteiligt sein. Ihre Aufgabe ist es, dem Produktionsprozess zu dienen und die Betriebskontinuität zu gewährleisten.
Bodeneigenschaften
Boden ist die oberste Schicht der Erdkruste, die von verwitterten Gesteinen gebildet wird. Je nach Dichte und Herkunft lassen sich Böden einteilen in:
- Felsig (solcher Boden ist feuchtigkeitsbeständig, Zugfestigkeit beträgt mehr als 5MPa). Diese Kategorie umfasst Granit, Kalkstein, Sandstein.
- Semi-rocky (Zugfestigkeit bis 5 MPa). Zum Beispiel: Ton, Gips, Mergel.
- Grob klastisch - nicht zementierte Fragmente von Halbgestein und Hartgestein.
- Sandy (sie sind dispergierte (bis zu 2 Millimeter Durchmesser) Steinpartikel).
- Ton (feine (0,005 mm Durchmesser) Gesteinspartikel).
Die manuelle Bodenerschließung in Gräben ist ein ziemlich mühsamer Prozess. Beim Abbau von Gesteinen kann es grundsätzlich nicht durchgeführt werden.
Die Zusammensetzung von Böden umfasst feste Bestandteile, Wasser und verschiedene Gase (sammeln sich in den Poren). Die Bodenfeuchte ist eine Größe, die das Verhältnis der Masse der Flüssigkeit zur Masse der Feststoffe pro Volumeneinheit charakterisiert. Sie kann über einen weiten Bereich schwanken und einen Wert von eins (Sand) bis zweihundert Prozent (Schlick am Boden von Stauseen) annehmen.
Boden im Entwicklungsprozess nimmt an Volumen zu. Dies ist auf die Bildung von Poren und Hohlräumen zurückzuführen. Die Größe der Volumenänderung wird durch den Lockerungskoeffizienten (das Verhältnis des vom Boden eingenommenen Volumens vor der Bearbeitung zum Volumen, das der Boden nach der Entwicklung einnimmt) gekennzeichnet. Im Laufe der Zeit nimmt die Dichte des gelockerten Bodens ab (natürliche Verdichtung). Auch eine Zwangsbodenverdichtung mit schwerem Baugerät ist möglich. Die Dichte eines solchen Bodens nähert sich dem Original, wenn auch etwas geringer. Dieser Unterschied kann vernachlässigt werden, zumalmit der Zeit, und es wird verschwinden, und der Boden selbst wird seine Eigenschaften vollständig wiederherstellen (alt werden).
Mechanische Eigenschaften von Böden (hauptsächlich Festigkeit und Verformungsfähigkeit) hängen von der Zusammensetzung und Art der Bindung zwischen den Partikeln ab. Während der Entwicklung werden Verbindungen zerstört, während der Komprimierung werden sie wiederhergestellt.
Schnittentwicklung
Erdtransport- und Erdbewegungsmaschinen werden eingesetzt, um den Boden auf diese Weise zu erschließen.
Während des Betriebs erfährt das Schneidwerkzeug sehr große Reibungs- und mechanische Belastungen. Unter solchen Bedingungen wird ein konventioneller Strukturaufzug nicht lange h alten. Daher wird die Schneide des Arbeitskörpers mit Cermet-Elementen oder Spezialstählen verstärkt. Keramik-Metall-Verbundplatten sind im Betrieb am effizientesten. Aber ihre Kosten sind ziemlich hoch. Daher werden Schaufeln meistens mit gelöteten Elektroden aus verschleißfesten Legierungen verstärkt. Ein solcher Löffel hat unter anderem den Effekt, dass er sich während des Betriebs selbst schärft, da der gewöhnliche Stahlteil des Löffels schneller verschleißt.
Solche Maschinen schneiden eine bestimmte Erdschicht ab. Die geschnittene Masse wird von einem speziellen Förderer zu einer Deponie transportiert oder sofort in einen Muldenkipper für den Transport zu einem Steinbruch oder anderen Baustellen geschüttet. Ausgrabungen mit einem Bagger fallen in diese Kategorie.
Baggertypen
Je nach Ausführung und Parametern des Löffels werden Bagger in folgende Typen unterteilt:
- Einzeleimer;
- Rotary und Chain (Multi-Eimer);
- fräsen.
Am gebräuchlichsten ist der Einschaufelbagger. Dieser Maschinentyp ist vielseitig und hat eine sehr gute Manövrierfähigkeit. Das optimale Nutzvolumen des Eimers beträgt 0,15 bis 2 Kubikmeter. Der Aushub mit einem Bagger (Einzelschaufel) mit einer massiveren und größeren Schaufel ist wirtschaftlich nicht machbar, da die Hydraulik und die mechanischen Teile der Ausrüstung aufgrund der hohen Belastung häufig versagen.
Außerdem werden Erdbewegungsmaschinen je nach Antriebsmechanismus in Raupe und Automobil unterteilt. Es gibt auch sogenannte Schreitbagger sowie pneumatische Mobilbagger. In der Praxis sind solche Maschinen jedoch äußerst selten, wenn überhaupt ins Auge fallen. Selbst erfahrene Bauarbeiter, und selbst dann nicht alle, können sich rühmen, jemals mit dieser Art von Maschine in derselben Anlage gearbeitet zu haben.
Schaufelbaggereinsatz
Dieser Baggertyp kann den Boden sowohl seitlich als auch gerade ausheben. Im ersten Fall führt der Bagger Arbeiten entlang der Bewegungsachse aus. Gleichzeitig fällt die Erde auf die Ladefläche eines Lastwagens, der von der anderen Seite heranfährt.
Im zweiten Fall wird vor dem Bagger gearbeitet und Fahrzeuge zum Beladen werden von hinten beschickt.
Wenn Sie einen bedeutenden Aushub bis in eine große Tiefe durchführen müssen, dann gibt es keine Alternative zum mechanisierten Aushub. Alle Arbeiten werden durch die Entwicklung mehrerer durchgeführtStufen (Stufen). Die Ebene übersteigt nicht die technologischen Möglichkeiten eines bestimmten Baggermodells in Bezug auf die Aushubtiefe.
Bucket-Bucket-Betrieb
Diese Art von Maschine ist ein hervorragendes Beispiel für einen Mechanismus mit kontinuierlicher Wirkung. Daher ist die Leistung eines solchen Baggers natürlich um eine Größenordnung höher als die Leistung herkömmlicher Einschaufelmaschinen. Es sollte jedoch gesagt werden, dass solche Geräte nur beim Bau von Großanlagen verwendet werden. Diese Art von Ausrüstung ist für den Aushub in einem kleinen Graben absolut ungeeignet: sehr teure Wartung, sehr hoher Kraftstoffverbrauch.
Arbeitsschaufeln können an der Kette oder am Rotor befestigt werden. Daher der Name der Bagger: Ketten- und Kreiselbagger.
Dieser Baggertyp kann bei der Erschließung von Boden der Gruppe 2 verwendet werden. Obwohl es in der Praxis Fälle gibt, in denen solche Maschinen Böden von 1 … 3 Gruppen problemlos bewältigen. Der Boden sollte relativ sauber sein, ohne große Steine und mächtige Baumstümpfe.
Entwicklung von Erdbewegungsmaschinen
Eine Maschine in einem Arbeitsgang führt den Abbau von Gestein durch, seine Bewegung über kurze Distanzen. Zu diesen Maschinen gehören Schürfkübel, Grader und Bulldozer.
Schaber werden für großflächige Arbeiten verwendet. Diese Maschinen sind sehr produktiv, sie können in Bodenverhältnissen von 1 … 4 Typen eingesetzt werden. Trotz der unglaublichen Kraft kann der Schaber jedoch keine dichten Böden bewältigen. Daher müssen solche Böden zunächst gelockert werden. In einem Durchgang kann diese Maschine entferneneine bis zu 320 Millimeter dicke Erdschicht. Der spezifische Wert hängt von der Leistung, der Schaufelform und dem Schabermodell ab.
Der Boden des Schaberlöffels ist mit einer Klinge ausgestattet. Dies ist nicht das Messer, das die meisten Menschen zum Schneiden von Lebensmitteln in der Küche verwenden. In diesem Fall wurde ein Streifen aus abriebfestem und selbstverstärkendem Hadfield-Stahl aufgeschweißt.
Bulldozer werden verwendet, um in geringen Tiefen und über große Entfernungen zu arbeiten. Diese Art von Maschine wird auch zum Reinigen und Einebnen des Bodens von Gruben verwendet, deren Entwicklung von großen Baggern durchgeführt wurde.
In die Tiefe bewegt sich der Bulldozer durch die Ebenen. Die Tiefe der Schicht entspricht der Größe der Schicht, die die Maschine in einem Durchgang entfernen kann. Es ist sehr wichtig, dass die Arbeitsbewegung des Bulldozers am Hang ausgeführt wird. Dies ermöglicht ein gewisses Entladen der Antriebseinheiten und minimiert die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls.
Grader haben wenig Macht und Potenzial. Sie werden hauptsächlich für dekorative Arbeiten verwendet: Böschungen und Böschungen, Planungsarbeiten.
Beschreibung und Umfang der hydromechanischen Entwicklung
In diesem Fall kommt eine manuelle Entwicklung der Böden nicht in Frage. Allerdings wie beim Einsatz von Erdbewegungsmaschinen. Der Anwendungsbereich ist sehr umfangreich: von der Anlage künstlicher Stauseen bis zum Bau von Straßen. Die Technologie ermöglicht auch die Urbarmachung von Gebieten für die Wohn- und Industrieentwicklung in sumpfigen und hochwassergefährdeten Küstengebieten. Alle Prozesse sind mechanisiert. Diese Ausgrabungsmethode erfordertSchaffung einer speziellen Infrastruktur, die es sinnvoll macht, diese nur bei sehr großen anstehenden Arbeitsvolumina einzusetzen.
Hydromechanische Entwicklung mit Hydromonitoren
Die Essenz dieser Entwicklungsmethode ist folgende: Der Boden wird mit einem Wasserstrahl unter hohem Druck (ca. 15 MPa) ausgewaschen. Die entstehende Schlammmasse (im Fachjargon Brei) sammelt sich zunächst in Zwischentanks und wird von dort durch die Rohrleitung an die richtige Stelle gepumpt.
Mit der Zeit verdunstet die Feuchtigkeit vollständig und es bildet sich eine dichte Erdschicht. Wenn es mit einer Walze verdichtet wird, eignet sich ein solcher Boden gut für den Bau von Kommunikationsleitungen (Straßen und Eisenbahnen).
Der große technologische Vorteil dieser Methode ist die Fähigkeit, Böden nahezu jeder Komplexitätskategorie zu entwickeln.
Hydromechanische Erschließung mit Saugbaggern
Bei Arbeiten an der Sohle von Stauseen ist der manuelle Aushub sowie der Einsatz herkömmlicher Erdbewegungsmaschinen ausgeschlossen. Spezialschiffe erforderlich.
Ein Baggerprojektil ist ein schwimmendes Fahrzeug, das mit einer speziellen Ausrüstung ausgestattet ist. Eine leistungsstarke Pumpe pumpt die erodierte Erde vom Boden des Reservoirs und transportiert sie durch eine Rohrleitung entweder in den Laderaum des Schiffes oder zu einem Hilfstransportschiff oder wirft sie mit einem starken Strahl weit von der Ausgrabungsstelle weg.
Ähnliche Saugbagger haben Anwendung beim Vertiefen und Räumen der Fahrrinnen von Schiffen bei Flachwasserbedingungen und beim Vertiefen von Flüssen zur Bereitstellung gefundenununterbrochene Schifffahrt, sowie bei der Gewinnung von Diamanten aus dem Schelf der Ozeane.
Die Erdmasse wird durch das Rohr gesaugt. Zum Saugen von Schlick und weichem Boden ist das Rohr nicht mit einem zusätzlichen Aufreißer ausgestattet. Das Vorhandensein des letzteren ist notwendig, wenn dichte Böden entwickelt werden. Entsprechend der Komplexität der Entwicklung liegt diese Methode an der Spitze. Betrieb und Wartung von Spezi altransporten, deren Parken in Hafengewässern ist sehr teuer. An die Qualifikation des Servicepersonals werden hohe Anforderungen gestellt.
Erschließung gefrorener Böden
Für die Entwicklung unter Permafrostbedingungen sowie für die Entwicklung von Felsgestein werden starke gerichtete Explosionen verwendet. TNT, Ammonit und Toll können als Sprengstoff verwendet werden.
Explosive Projektile können sowohl auf der Oberfläche als auch tief in vorgebohrte Löcher oder in natürliche Hohlräume platziert werden.
Die sogenannten Bohrlochgebühren werden bei der Erschließung einer großen Fläche des Beckens sowie zum Abladen von Erde verwendet. Sprenggeschosse werden in vorgebohrten Brunnen installiert. Der minimale Bohrlochdurchmesser beträgt 200 mm. Um die Zerstörungskraft der Ladungen zu erhöhen, werden die Löcher von außen mit Sand oder feinem Gestein (das beim Bohren von Brunnen entsteht) abgedeckt.
Shpurovye-Ladungen werden verwendet, wenn es notwendig ist, eine kleine Menge Erde auszuheben. Die Durchführung ist sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau möglich. Löcher sind eine Art Muscheln. Habe einen Durchmesser von 25bis zu 75 Millimeter. Sie sind zu maximal zwei Dritteln mit Sprengstoff gefüllt. Der verbleibende Raum wird mit Gestein gefüllt (um eine gerichtete Druckwelle zu erh alten und die größte wohltuende Wirkung zu erzielen).
Kammergebühren. Diese Art der Ladung wird verwendet, wenn es notwendig ist, erhebliche Erdmassen durch gerichteten Auswurf auszuheben. Das Wesen der Methode ist wie folgt. Im Arbeitsbereich sind vertikale Brunnen oder horizontale Tunnel ausgestattet, in deren Wände Sacklöcher zum Verlegen von Ladungen gebohrt werden. Nach dem Verlegen des Sprengstoffs werden Stollen und Brunnen mit Erde bedeckt (dadurch können Sie die Explosionskraft erhöhen). Die Richtung des Auswurfs wird durch die ungleichmäßige Ablage des Sprengstoffs gewährleistet. Auf einer Seite können also mehrere Bohrlöcher für Ladungen vorhanden sein. Auch für diesen Zweck kann die Nichtübereinstimmung von Explosionen verwendet werden.
Die sogenannte Schlitzladung wird hauptsächlich bei der Entwicklung von Böden unter Permafrostbedingungen eingesetzt. Eine gezielte Freisetzung eines solchen Gesteins ist kaum möglich. Aber ihn zu lockern, damit er künftig mit einem Bulldozer oder Bagger entfernt werden kann, ist durchaus realistisch. Dazu wird ein Werkzeug verwendet, das vom Funktionsprinzip und vom Aussehen her einem Scheibenschneider für Metall ähnelt. Nur hat ein solches Werkzeug natürlich eine viel größere Größe. Ein solcher Fräser schneidet in einem Abstand von bis zu 2,5 Metern voneinander eigenartige Rillen in den Boden. Der Sprengstoff wird nicht in jede Rille eingebracht, sondern durch eine - der ungefüllte Hohlraum wirkt als Kompensator. Druckwellezerkleinert den Boden und verschiebt sich in Richtung des Hohlraums. Solche Arbeiten erfordern eine sorgfältige Vorbereitung und ein detailliertes Studium des Projekts.
